정수-분수 한 줄로 나란히 배열… 숫자 계산하는 뇌 속 ‘지도’ 포착

숫자 ‘6’ 보면 ‘5’ 옆 부분 활성화돼 정수-분수, 수직 정렬해 크기 비교 정수 크기에 반응하는 뇌 부위와 분수 크기에 반응하는 뇌 부위가 일치해 하나의 수직선 지도 위에 숫자가 크기에 따라 정렬된다는 점이 증명됐다. 게티이미지뱅크 인류가 숫자를 세고 복잡한 연산을 수행할 수 있는 것은 뇌가 수치 정보를 질서정연하게 조직화하기 때문이다. 뇌는 정수와 분수를 뇌의 별도 공간에 두지 않고 하나의 수직선 지도 위에 올려놓고 비교하며 크기를 가늠한다는 점이 확인됐다. 다니엘라 발레리오 프랑스 국립보건의학연구원(INSERM)-원자력·대체에너지청(CEA) 산하 인지신경영상연구단 연구원 연구팀은 뇌에 수치 정보를 수직선 형태로 배열하는 지도가 존재한다는 점을 규명하고 연구 결과를 국제 학술지 ‘플로스 바이올로지’에 22일(현지 시간) 발표했다. 뇌가 분수처럼 복잡하고 추상적인 개념을 어떤 방식으로 처리하는지는 뇌신경과학계의 오랜 난제였다. 뇌가 유사한 개념을 인접한 신경망 활동으로 묶어 처리한다는 가설이 있어, 연구팀은 정수, 분수에 관계없이 비슷한 크기의 숫자들이 인접해 정렬되는지 확인하는 검증에 나섰다. 인간의 뇌가 숫자 정보를 어떻게 체계화하는지 확인하기 위해 성인 20명의 뇌를 기능적 자기공명영상(fMRI)을 이용해 촬영했다. 참가자들은 정수와 분수가 연속적으로 제시됐을 때 해당 숫자가 앞선 숫자보다 큰지, 작은지 비교·판단하는 실험에 참여했다. 연구팀은 실험 중 참가자들의 ‘혈중 산소치 의존성(BOLD)’을 측정했다. BOLD는 혈류와 산소 공급량 변화를 추적해 특정 작업 시 뇌의 어느 영역이 활성화되는지 파악한다. 측정 결과 두정내구 등 수학적 정보 처리를 담당하는 뇌 부위에서 체계적인 활성화 패턴이 관찰됐다. 앞뒤로 보여준 두 숫자의 차이가 클수록 뇌 신경세포의 반응 차이도 뚜렷하게 벌어졌다. 작은 수부터 큰 수까지 차례대로 배열하는 ‘마음속 숫자 지도’가 존재한다는 점을 시사한다. 가령 참가자가 숫자 ‘6’을 보면 숫자 ‘5’를 담당하는 뇌 구역 바로 옆이 활성화되고 ‘60’처럼 차이가 많이 나는 숫자를 보면 활성화되는 신경 부위나 신호 세기가 달라졌다. 정수만 제시할 때보다 분수를 포함할 때 판단 오류를 범하는 일이 빈번해지고 두 분수의 크기 차이가 작을수록 반응 속도가 느려지는 반응도 보였다. 뇌가 정수와 분수의 표기 형태를 명확히 구분해 처리한다는 점도 확인됐다. 분수는 분자와 분모라는 두 정수로 이...